KR20140042782A - 복련 노즐 및 당해 복련 노즐을 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

복련 노즐 및 당해 복련 노즐을 구비하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20140042782A
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료오 마츠시타
마사토시 히로카와
아츠시 하야시다
월리 가예타
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아쿠아 사이언스 가부시키카이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 스캔에 의해 효율적으로 넓은 면적의 기판을 처리할 수 있는 노즐 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다. 제1 기체 도입 구멍(101), 상기 제1 기체 도입 구멍(101)보다도 하류에 형성된 제1 액체 도입 구멍(103), 상기 제1 기체 도입 구멍(103)으로부터 공급된 기체 및 제1 액체 도입 구멍(103)으로부터 공급된 액체를 가속하는 가속 유로(105) 및 가속된 혼상 유체가 분사되는 분출구(107)를 갖는 가속 노즐(100)을 구비하고, 상기 가속 노즐이 병렬로 배치되어 있는, 복련 가속 노즐부(10)를 구비하는 복련 노즐(1).

Description

복련 노즐 및 당해 복련 노즐을 구비하는 기판 처리 장치 {SERIES OF NOZZLES, AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS PROVIDED WITH SERIES OF NOZZLES}
본 발명은, 기판의 오염, 부착물을 제거, 세정하는 공정에 있어서 사용되는 노즐 및 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 1매의 기판에 대해, 50 내지 100회 정도의 세정이 반복된다. 그 세정의 대상은, 디바이스 신뢰성에 영향을 미치는 레지스트막이나 폴리머막 등의 유기물이나 파티클 등이다. 이 세정 공정에서는, 통상 알칼리 세정액과 산 세정액의 조합이나 그 외 황산과수나 유기 용제 등의 약품을 사용하고, 또한 그 잔류물을 제거하기 위한 린스 공정에서는, 대량의 순수를 사용한다. 그 외, 레지스트의 제거에는, 플라즈마 애싱 장치를 사용하는 것이 일반적이지만, 그 후의 잔류물이나 불순물의 세정은 다른 세정 장치가 사용되고 있다. 여기서, 상기에 나타낸 종래 기술의 세정이나 박막 제거에 사용되는 약액은, 1) 고가이고, 2) 환경 부하가 크기 때문에 특별한 배수 처리 설비가 필요하고, 3) 작업자의 안전 위생의 확보를 위해 장치가 대형화되고, 특별한 장치 내 배기 설비가 필요하고, 약액을 씻어내기 위해 대량의 순수가 필요하고, 4) 1대의 장치로는 박막 제거에서 세정까지를 커버할 수 없는 등의 결점을 갖는다.
상기한 기술 과제하에서 수증기 및 물을 사용하는 기판 처리 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1). 당해 방법에 따르면, 수증기 및 물만으로, 높은 물리적 충격력을 얻을 수 있으므로, 레지스트나 폴리머막을 박리할 수 있다. 따라서 전자 디바이스의 제조 프로세스에 있어서 약액을 줄이는 것이 가능해진다.
국제 공개 제2009／013797 팜플릿
기판의 처리 효율의 문제로부터, 기판에 대해 수증기 및 물의 혼상 유체를 분사하여 스캔하는 처리가 요구되는 경우가 있다. 그러나 상기한 발명에 따르면, 스캔에 의한 1회의 처리로, 넓은 면적을 처리하는 것이 어려워, 높은 처리 효율을 얻을 수 없었다. 따라서 본 발명은, 스캔에 의해 효율적으로 넓은 면적의 기판을 처리할 수 있는 노즐 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 (1)은, 제1 기체 도입 구멍, 상기 제1 기체 도입 구멍보다도 하류에 형성된 제1 액체 도입 구멍, 상기 제1 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체 및 상기 제1 액체 도입 구멍으로부터 공급된 액체를 가속하는 가속 유로 및 가속된 혼상 유체가 분사되는 분출구를 갖는 가속 노즐을 복수 구비하고, 상기 가속 노즐이 병렬로 배치되어 있는, 복련 가속 노즐부를 구비하는 복련 노즐이다.
복련 노즐을 사용한 경우, 증기 발생기 등으로부터 기체를 도입하면, 각 노즐로부터의 기체 분출량이 균일하게 되지 않는다고 하는 문제를 갖고 있었다. 이것에 기인하여, 레지스트 등의 제거 대상물이 충분히 제거되지 않는다고 하는 문제가 발생하고 있었다.
따라서 본 발명 (2) 내지 (6)에 있어서는, 복련 노즐을 사용한 경우이며, 각 노즐로부터의 기체 분출량이 균일하게 조정되는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 (2)는, 제2 기체 도입 구멍, 상기 제2 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체를 체류시켜, 상기 제1 기체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 기체를 공급하는 기체 체류 공간을 구비하는 기체 체류부를 더 구비하는, 상기 발명 (1)의 복련 노즐이다.
본 발명 (3)은, 상기 기체 체류부는, 상기 기체 체류 공간 내의 제2 기체 도입 구멍의 근방에, 당해 제2 기체 도입 구멍으로부터 분출되는 기체를 확산시키는 차폐봉을 더 구비하는, 상기 발명 (2)의 복련 노즐이다.
본 발명 (4)는, 상기 차폐봉의 폭이 상기 기체 도입 구멍의 내경보다도 큰, 상기 발명 (3)의 복련 노즐이다.
본 발명 (5)는, 상기 차폐봉이, 상기 기체 도입 구멍의 방향에 대향한 각형 형상 경사 부위를 갖는, 상기 발명 (3) 또는 (4)의 복련 노즐이다.
본 발명 (6)은, 상기 각형 형상 경사 부위의 경사각이, 30 내지 150°인, 상기 발명 (5)의 복련 노즐이다.
복련 노즐을 사용하여 대상물에 대해 분사하는 경우, 노즐 분출구와 노즐 분출구의 사이에 있어서의 충격력이, 노즐 분출구의 바로 아래에 있어서의 충격력과는 크게 다르다고 하는 문제를 갖고 있었다. 즉, 복련 노즐을 단순히 사용하여 대상물에 대해 분사한 경우, 대상물 상에 부여되는 충격력이 균일하지 않은 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명 (7) 내지 (8)에 있어서는, 대상물에 부여되는 충격력 균일성이 높은 복련 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 (7)은, 상기 복수의 가속 노즐은, 각각의 분출구가 횡방향으로 일련으로 배치되어 있고, 상기 복수의 가속 노즐의 분출구의 횡방향의 확장 폭 W{[(교축부 횡폭)-(분출구 횡폭)]／2}에 대한, 상기 복수의 가속 노즐의 분출구의 횡방향 단부로부터 인접하는 분출구의 횡방향 단부의 거리 P의 비([P]／[W])가, 0.2 내지 1.0인, 상기 발명 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 복련 노즐이다.
본 발명 (8)은, 상기 분출구는, 인접하는 분출구를 연결하고, 분출 방향으로 개방되는 슬릿이 형성되어 있는, 상기 발명 (7)의 복련 노즐이다.
복련 노즐을 사용하여 대상물에 대해 혼상 유체를 분사하는 경우, 각 노즐 분출구로부터 분사되는 액체의 양이 균일하지 않다고 하는 문제를 갖고 있었다. 따라서 본 발명 (9) 내지 (10)에 있어서는, 복련 노즐을 사용한 경우이며, 각 노즐로부터의 액체 분출량이 균일하게 조정되는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 (9)는, 제2 액체 도입 구멍, 상기 제2 액체 도입 구멍으로부터 도입된 액체를 체류시켜, 상기 제1 액체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 액체를 공급하는 액체 체류 공간을 구비하는 액체 체류부를 더 구비하는, 상기 발명 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 복련 노즐이다.
본 발명 (10)은, 상기 액체 체류부가, 상기 복련 노즐의 측면에 설치되어 있고, 상기 액체 체류 공간이 가로로 긴 직육면체 형상을 갖고 있고, 상기 제2 액체 도입 구멍이, 액체 체류 공간의 일단부의 상부에 형성되어 있고, 상기 제1 액체 도입 구멍이, 상기 액체 체류 공간의 타단부의 상부에 형성되어 있는, 상기 발명 (8)의 복련 노즐이다.
본 발명 (11)은, 상기 발명 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 복련 노즐과, 상기 복련 노즐에 대해 수증기를 공급하는 증기 발생부와, 상기 복련 노즐에 대해 액체를 공급하는 물 공급부를 구비하는 기판 처리 장치이다.
본 발명 (12)는, 상기 복련 노즐에 대해 불활성 가스 또는 청정 공기를 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는, 상기 발명 (11)의 기판 처리 장치이다.
본 발명에 관한 복련 노즐에 따르면, 1회의 스캔에 의해 효율적으로 넓은 면적의 기판을 처리할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에 관한 기체 체류부를 설치함으로써, 제2 기체 도입 구멍으로부터 도입되는 기체가, 일단 체류한 후에 각 노즐로 공급되므로, 복련 노즐을 구성하는 각 가속 노즐로부터 분출되는 혼상 유체의 분출량이 균일해진다고 하는 효과를 발휘한다. 특히 기체 체류 공간 내에 차폐봉을 설치함으로써, 제2 기체 도입 구멍으로부터 도입되는 기체의 흐름이 차폐되어, 기체 체류부를 설치하는 것에 의한 균일성의 향상 효과가 현저해진다.
복련 노즐의 횡방향의 확장 폭 W와 거리 P의 비를 상기에 나타내는 바와 같은 범위로 함으로써, 각 노즐 아래 및 노즐 분출구 사이에 있어서의 충격력 분포는 높은 균일성을 나타낸다. 또한, 노즐 분출구 사이에 슬릿을 형성함으로써 충격력 분포의 균일성은 더욱 높아진다.
액체 체류부를 더 가짐으로써, 각 노즐로 공급되는 물의 양이 일정해지므로, 분사되는 혼상 유체도 균일해진다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 관한 복련 노즐의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 복련 노즐의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 복련 노즐의 저면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 복련 노즐의 평면도이다.
도 5는 확장 폭 W{[(교축부 횡폭)-(분출구 횡폭)]／2}와 거리 P의 설명도이다.
도 6은 본 발명에 관한 복련 노즐의 슬릿의 구조를 나타내는 사진이다.
도 7은 차폐봉의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 9는 본 발명에 관한 복련 노즐로부터 혼상 유체가 분사되는 모습을 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명에 관한 복련 노즐로부터의 분출되는 유체의 충격력을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 관한 복련 노즐로부터의 분출되는 유체의 충격력을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명에 관한 복련 노즐로부터의 분출되는 유체의 충격력을 횡방향으로 위치를 변화시키면서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 도 1 내지 4는, 본 발명에 관한 복련 노즐의 형태를 도시한다. 도 1은 본 발명에 관한 복련 노즐의 정면도이며, 도 2는 본 발명에 관한 복련 노즐의 측면도이며, 도 3은 본 발명에 관한 복련 노즐의 저면도이며, 도 4는 본 발명에 관한 복련 노즐의 평면도이다. 또한, 파선으로 표현한 부분은, 복련 노즐의 내부의 구조를 나타내는 투시선이다.
본 발명에 관한 복련 노즐(1)은, 가속 노즐(100)을 복수 구비하고, 상기 가속 노즐이 병렬로 배치된 복련 가속 노즐부(10)를 구비한다. 복수의 가속 노즐(100)은, 서로 분출 방향이 병행으로 되도록 배열되어 있다. 여기서는, 가속 노즐(100)이 8개 설치된 예(100a 내지 h)를 도시하고 있지만, 노즐의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
도 2를 사용하여 가속 노즐(100)의 상세를 설명한다. 가속 노즐(100)은, 상기 노즐의 상류에 형성되어 노즐 내에서 최대 단면적을 갖는 제1 기체 도입 구멍(101)과, 상기 제1 기체 도입 구멍보다도 하류이며, 가속 유로의 측면에 형성된 제1 액체 도입 구멍(103)과, 상기 제1 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체 및 상기 제1 액체 도입 구멍으로부터 공급된 액체를 가속하는 가속 유로(105)와, 가속된 혼상 유체가 분사되는 분출구(107)를 갖는다. 가속 유로(105)는 단면적이 하류를 향함에 따라 작아지는 도입로(1051), 상기 도입부의 종단부에 형성된 유로 내에서 최소 단면적을 갖는 교축부(1053), 상기 교축부와 연속적으로 형성되어 있고 하류를 향함에 따라 단면적이 커지는 가속로(1055)를 갖는다. 또한, 제1 기체 도입 구멍(101)의 단면적 쪽이, 제1 액체 도입 구멍(103)의 단면적보다도 큰 것이 적합하다. 이와 같은 구성을 취함으로써, 연속상의 기체와, 분산상의 액적으로 이루어지는 혼상 유체를 분사하기 쉬워진다. 또한, 분출구(107)의 단면 형상은, 원형이어도, 타원형이어도, 슬릿형이어도 된다.
복련 가속 노즐부(10)는, 가속 노즐(100)의 분출구(107a 내지 h)가 횡방향으로 일련으로 배치되어 있다(도 1).
도 5에 도시한 바와 같이, 가속 노즐의 분출구(107)의 횡방향의 확장 폭 W{[(교축부 횡폭)-(분출구 횡폭)]／2}에 대한, 상기 복수의 가속 노즐의 분출구의 횡방향 단부로부터 인접하는 분출구의 횡방향 단부의 거리 P의 비([P]／[W])가, 0.01 내지 2.0인 것이 적합하고, 0.2 내지 1.0인 것이 보다 적합하다. 당해 범위의 비로 함으로써, 복련 노즐로부터 분사되는 혼상 유체에 간극이 없어져, 대상물에 부여되는 충격력이 균일하게 된다. 당해 비보다도 큰 값으로 하면, 분출구와 분출구의 사이가 지나치게 벌어져 복련 노즐로부터 분사되는 혼상 유체에 간극이 발생하여, 분출구 아래와 분출구 사이에서 충격력에 현저한 차가 발생한다. 또한, 후술하는 가속 노즐 분출구 사이의 슬릿(109)을 형성한 경우[도 5의 (b)], 분출구의 횡폭은, 슬릿의 상단부에 있어서의 횡폭을 의미한다[도 5의 (c)].
또한, 도 3, 도 6에 도시한 바와 같이, 복련 노즐부의 분출구(107)는, 이웃하는 분출구를 연결하고 분출 방향으로 개방되는 슬릿(109)이 형성되어 있는 것이 적합하다. 또한, 도 6의 원으로 둘러싸인 부분이 슬릿(109)이다. 슬릿(109)은, 각 분출구(107)의 사이에 형성되어 있다[슬릿(109a 내지 g)]. 당해 슬릿을 형성함으로써, 복련 노즐로부터 분출되는 혼상 유체의 충격력을 저하시키는 일 없이 분류(噴流)의 확산성이 증가하므로, 충격력의 균일성이 더욱 높아진다.
또한, 본 발명에 있어서 슬릿의 폭은, 분출구의 종방향의 폭에 대한 비([슬릿 폭]／[분출구의 종방향의 폭])로, 0.3 내지 1.0의 범위가 적합하다. 슬릿의 깊이는, 분출구로부터 1 내지 10㎜가 적합하다. 이와 같은 폭 및 깊이를 가짐으로써, 충격력의 균일성이 높아진다.
본 발명에 관한 복련 노즐(1)은, 제1 기체 도입부(101)로 균일하게 기체를 도입하기 위한 기체 체류부(20)를 구비한다. 기체 체류부(20)는, 제2 기체 도입 구멍(201), 상기 제2 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체를 체류시켜, 상기 제1 기체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 기체를 공급하는 기체 체류 공간(203)을 구비한다.
기체 체류 공간(203)은, 그 입구 부근에 있어서 제2 기체 도입 구멍(201)의 단면적보다도 넓은 단면적을 갖고, 하류를 향함에 따라 좁은 단면적으로 되는 형상을 갖는다. 체류 공간 출구(2031)는, 상기 복련 노즐부(10)의 복수의 제1 기체 도입 구멍(101)을 둘러싼다. 도입된 기체가 체류 공간(203)에서 체류함으로써, 기체가 균일한 압력으로 각 가속 노즐의 제1 기체 도입 구멍(101)에 공급된다. 따라서 각 가속 노즐로부터 분출되는 기체의 양이 균일하게 된다.
상기 기체 체류부(20)는, 체류 공간(203) 내의 제2 기체 도입 구멍(201)의 근방에, 당해 제2 기체 도입 구멍(201)으로부터 분출되는 기체를 확산시키는 차폐봉(205)을 더 구비한다. 도 7은 차폐봉(205)의 구조를 도시하는 도면으로, 도 7의 (a)는 측면도이고, 도 7의 (b)는 정면도이고, 도 7의 (c)는 aa 단면도이다. 차폐봉(205)은, 체류 공간(203)을 형성하는 벽면에 가설되어 있다. 차폐봉(205)을 배치함으로써, 제2 기체 도입 구멍(201)으로부터 분출되는 기체류가 차폐되어, 기체 체류 공간(203)을 체류하지 않고 제2 기체 도입 구멍(201)의 직하류부에 존재하는 복련 노즐에 치우쳐 기체가 공급되는 것을 방지한다.
차폐봉(205)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 기체 도입 구멍의 방향에 대향한 각형 형상 경사 부위(2051)를 갖는 것이 적합하다. 또한, 각형 형상 경사 부위(2051)의 경사 각도 θ는, 특별히 한정되지 않지만, 30°내지 150°가 적합하고, 60°내지 120°가 보다 적합하고, 90°가 특히 적합하다. 이와 같은 범위의 경사 각도로 함으로써, 적당한 차폐 효과가 얻어져, 각 가속 노즐에의 기체의 공급량의 균일성이 높아진다. 또한, 차폐봉(205)의 측면에, 홈(2053)을 형성하여 각형 형상 경사 부위의 위치를 회전 가능하게 구성해도 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차폐봉(205)의 폭 da는, 제2 기체 도입 구멍(201)의 내경 db보다도 큰 것이 적합하다. 차폐봉(205)의 폭 da라 함은, 제2 기체 도입 구멍(201)의 방향에 대해 수직한 성분의 최대폭을 의미한다. 당해 구성에 의해, 기체류의 차폐 효과가 현저해져, 각 노즐로부터 분출되는 기체의 균일성이 높아진다.
본 발명에 관한 복련 노즐(1)은, 제1 액체 도입부(103)로 균일하게 물을 도입하기 위한 액체 체류부(30)를 구비한다. 액체 체류부(30)는, 제2 액체 도입 구멍(301), 상기 제2 액체 도입 구멍으로부터 도입된 액체를 체류시켜, 상기 제1 액체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 액체를 공급하는 액체 체류 공간(302)을 구비한다. 액체 체류부(30)는, 복련 노즐의 측면에 설치되어 있다. 액체 체류 공간(302)은, 가로로 긴 직육면체 형상을 갖고 있다. 또한, 제2 액체 도입 구멍(301)이, 액체 체류 공간(302)의 횡방향 일단부의 상면에 형성되어 있고, 액체 공급 구멍(303)이, 상기 액체 체류 공간의 횡방향 타단부의 제1 액체 도입부(103)에 인접하는 상부에 형성되어 있다. 당해 액체 체류부(30)는, 상기한 기체 체류부(20)에 의해 각 가속 노즐에의 기체 공급량이 균일해지는 경우에는, 특히, 액체 공급량이 균일하게 된다.
도 8은 본 발명에 관한 기판 처리 장치(500)의 전체도이다. 본 장치(500)는, 수증기 공급부(A), 가스 공급부(B), 물 공급부(C), 2유체 조정부(D), 혼상 유체 분사부(E), 기판 보유 지지·회전·상하 기구부(F)를 갖는 구성이다. 이하, 각 부를 상세하게 서술한다.
(A) 수증기 공급부
수증기 공급부(A)는, 순수를 공급하기 위한 물 공급관(511)과, 소정 온도 D1(℃) 이상으로 가온하여 수증기를 발생시키고, 수증기의 발생량을 제어하여 수증기를 소정값 C1(㎫)로 가압하는 증기 발생기(512)와, 증기의 공급 및 그 정지를 관리하는 개폐 가능한 수증기 개폐 밸브(513)와, 증기 발생기(512)로부터 하류에 공급되는 수증기의 압력을 계측하기 위한 압력계(514)와, 증기 공급 압력을 원하는 값으로 조정하기 위한 수증기 압력 조정 밸브(515)와, 공급 수증기 내의 미소 액적량을 조정하는 온도 제어 기구가 구비된 가열 증기 생성기겸 포화 증기 습도 조정기(516)와, 안전 장치로서의 안전 밸브(517)로 구성된다. 수증기의 유량 및 압력은, 수증기 압력 조정 밸브(515)만으로 제어하는 것이 가능하다.
(B) 가스 공급부
가스 공급부(B)는, 불활성 가스 또는 청정 공기를 공급하기 위한 가스 공급관(521)과, 불활성 가스 또는 청정 공기의 공급 압력을 원하는 값으로 조정하기 위한 가스 압력 조정 밸브(522)와, 불활성 가스 또는 청정 공기의 정지 및 재개를 관리하고, 유량을 원하는 값으로 조정하기 위한 가스 개폐 겸용 유량 조정 밸브(523)와, 불활성 가스 또는 청정 공기의 온도를 조정하기 위한 가스 온도 제어 기구가 구비된 가열부(524)와, 하류에 공급되는 기체의 압력을 계측하기 위한 가스 유량계(525)로 구성된다. 원압을 가스 압력 조정 밸브(522)로, 일정(0.4㎫ 정도)하게 하고, 출력 유량을 개폐 겸용 유량 조정 밸브(523)로 제어하는 것이 가능하다.
(C) 물 공급부
물 공급부(C)는, 물을 공급하기 위한 물 공급관(531)과, 물에 열에너지를 갖게 하기 위한 물 온도 제어 기구가 구비된 가열부(532)와, 물의 유량을 확인하기 위한 물 유량계(533)와, 하류에의 물의 공급의 정지 및 재개를 관리하는 하류 공급용수 개폐 밸브(534)와, 유량을 조정하기 위한 및 물이 기체 배관 내에 원활하게 도입되기 위한 오리피스(유량 조정 밸브)(535)로 구성된다. 또한, 당해 액체(여기서는 물)를 노즐에 공급하는 경우, 종래와 같은 질소 가스 등의 혼합체가 아닌 것이 적합하다. 액체에 기체를 균등하게 섞을 수 없어, 전술한 혼합체로 한 경우, 불연속으로 기포가 배관 내에 들어가는 것이 우려되기 때문이다. 단, 당해 액체(여기서는 물)에 녹는 가스, 예를 들어 물이면 CO2를 녹인 액체 상태로 노즐에 공급해도 된다. 물의 유량은, 일정 압력(보통 0.4㎫)을 순수의 탱크(도시하지 않음)에 가한 상태에서, 그 출력을 오리피스(유량 조정 밸브)(535)를 조절하여, 물 유량계(533)에 의해 확인하면서 제어할 수 있다.
(D) 2유체 조정부
2유체 조정부(D)는, 생성된 2유체의 온도나 포화 수증기의 습도를 조정하기 위한 2유체 온도 제어 기구가 구비된 가열부(541)를 갖고 있다.
(E) 혼상 유체 분사부
혼상 유체 분사부(E)는, 대상물에 대해 혼상 유체를 분사하기 위한, 전후 좌우 방향(도 8의 X축 노즐 스캔 범위 또는 Y축 노즐 스캔 범위)으로 이동 가능한 복련 노즐(1)과, 노즐의 이동을 원활하게 행하기 위한 플렉시블 배관(552)과, 유체의 노즐 직전의 압력을 계측하기 위한 압력계(553)로 구성된다. 복련 노즐(1)은, X축 방향으로 스캔함으로써, 효율적으로 기판을 처리할 수 있다. 또한, 도 8에 도시하는 노즐은, 복합 노즐(1)의 측면의 개략 구성도이다.
(F) 기판 보유 지지·회전부
기판 보유 지지·회전부(F)는, 대상물(기판)을 탑재·보유 지지 가능한 스테이지(561)와, 스테이지(561)를 회전시키기 위한 회전 모터(562)로 구성된다.
이하, 본 발명에 관한 장치의 작용을 설명한다.
본 발명에 관한 장치에 있어서는, 수증기 공급부로부터 공급되는 수증기와, 물 공급부로부터 공급되는 물을 복련 노즐(1) 내에서 혼합하여 생성한 혼상 유체를 분사한다. 또한, 불활성 가스 또는 청정 공기를 혼합함으로써, 수증기의 분사량을 낮게 억제하면서, 높은 압력을 얻을 수 있다. 예를 들어, 희소 금속의 리프트 오프 공정에서, 레지스트를 잔류시키면서, 희소 금속만을 박리 회수하는 것이 가능해지므로, 수증기 중에, 불활성 가스 또는 청정 공기를 혼합시켜도 된다.
본 발명에 관한 복합 노즐(1)의 제2 기체 도입 구멍(201)에는, 수증기 공급부로부터 공급되는 수증기나, 가스 공급부로부터의 기체가 도입된다. 당해 제2 기체 도입 구멍으로부터 도입된 기체는, 차폐봉(205)에 의해 일단 흐름이 차단되고, 공기 체류 공간(203) 내에서 체류한 후에, 각 가속 노즐(100)의 제1 기체 도입 구멍(101)으로 균일하게 공급된다.
한편, 복련 노즐(1)의 제2 액체 도입 구멍(301)에는, 물 공급부로부터 물이 공급된다. 이때, 공급되는 물은, 약액을 첨가하여 혼합한 것을 사용해도 된다. 제2 액체 도입 구멍(301)으로부터 도입된 물은, 액체 체류 공간(302)의 저면부로 흐른 후, 당해 체류 공간 내에서 체류하여, 당해 공간 내의 상부에 형성된 액체 공급 구멍(303)으로부터, 각 가속 노즐의 제1 액체 도입 구멍(103)으로 균일하게 공급된다.
복련 가속 노즐부(10) 내의 각 가속 노즐 내에서는, 제1 기체 도입 구멍(101)으로부터 도입된 기체와, 가속 유로 측면의 제1 액체 도입 구멍(103)으로부터 공급된 액체가, 당해 가속 유로에 의해, 가속되어 분출구(107)로부터 분출된다. 각 노즐의 기체와 액체의 공급량이 균일하므로, 각 노즐로부터 분사되는 혼상 유체의 양은 균일하게 된다.
상기한 바와 같이, 혼상 유체를 분사시키면서, 복련 노즐(1)을 분출구(107)가 이어진 횡방향(Y축)에 대해 수직 방향(X축)으로 기판을 주사함으로써, 효율적으로 기판 전체를 처리할 수 있다. 또한, 각 가속 노즐로부터 분출되는 혼상 유체의 양이 균일함으로써, 기판 표면 상을 균일하게 처리할 수 있다. 또한, 분출구(107)에 슬릿(109)을 형성함으로써, 충격력을 균일하게 할 수 있으므로, 한번의 스캔 처리로 균일하게 기판을 처리할 수 있다.
실시예
예 1
이하의 조건하, 가속 노즐부를 7개로 한 본 발명에 관한 복련 노즐(1)을 사용하여, 혼상 유체를 분사하고, 각 노즐로부터의 분출되는 유체의 상태를 관찰하였다. 결과를 도 9에 나타낸다. 또한, 당해 조건에 의해, 전극 배선 패턴이 형성된 레지스트 표면에 금의 박막이 형성된 기판에 대해 혼상 유체(기체:증기＋공기, 액체:물)를 분사하여, 불필요한 금의 리프트 오프를 행하였다.
기체 전체의 압력:0.34㎫
증기의 온도:68℃
증기의 유량:15㎏／Hr·개
공기의 온도:25℃
공기의 유량:150L／min·개
순수의 유량:300cc／min·개
순수의 온도:20℃
노즐 GAP:10㎜
노즐 스캔:15㎜／s
예 2
비교 실험으로서, 차폐봉, 분출구 슬릿을 형성하고 있지 않은, P／W비:7.0인 것 외에는 예 1과 동일한 구조의 복련 노즐을 사용한 것 외에는, 예 1과 동일한 조건으로, 혼상 유체를 분사하여, 각 노즐로부터의 분출되는 혼상 유체의 상태를 관찰하였다. 결과를 도 9에 나타낸다. 또한, 당해 조건에 의해, 전극 배선 패턴이 형성된 레지스트 표면에 금의 박막이 형성된 기판에 대해 혼상 유체(기체:증기＋공기, 액체:물)를 분사하여, 불필요한 금의 리프트 오프를 행하였다.
이상의 결과, 예 1에 관한 복련 노즐로 혼상 유체를 분사하는 경우, 예 2의 경우와 비교하여, 각 노즐로부터의 분사량이 균일하게 되어 있는 것이 관찰되었다(도 9). 또한, 금의 리프트 오프를 행한 바, 예 1에 관한 복련 노즐을 사용한 경우에는, 균일하게 금이 리프트 오프되어 있는 모습이 관찰되었지만, 예 2에 관한 복련 노즐의 경우에는, 일부의 금이 리프트 오프되지 않고 남아있는 모습이 관찰되었다.
타격력의 균일성의 실험
이하의 조건하, 가속 노즐을 7개로 한 본 발명에 관한 복련 노즐(1)을 사용하여, 혼상 유체를 분사하여, 각 노즐로부터의 분출되는 유체의 충격력을 측정하였다. 또한, 충격력의 측정에는 로드셀을 사용하였다. 결과를 도 10, 도 11에 나타낸다.
기체 전체의 압력:0.34㎫
증기의 온도:68℃
증기의 유량:15㎏／Hr·개
공기의 온도:25℃
공기의 유량:150L／min·개
순수의 유량:300cc／min·개
순수의 온도:20℃
노즐 GAP:10㎜
노즐 스캔:0㎜／s
이상의 결과로부터, 차폐봉이 설치되어 있지 않은 경우에는, 중심에 위치하는 가속 노즐로부터의 기체의 분사량이 많아지고, 액체의 분사량이 적어진다. 차폐봉을 설치함으로써 각 노즐로부터의 기체, 액체의 각 분출량이 균일해진다. 특히, 각도가 60°내지 120°에 있어서는 각 노즐로부터의 분출량은 높은 균일성을 갖고 있었다.
더욱 상세하게, 180°차폐봉을 설치하고, 분출구 슬릿을 형성하고 있지 않은, 복련 노즐과, 예 1에서 사용한 복련 노즐을 사용하여 충격력의 상세한 측정을 행하였다. 상기한 분사 조건에 있어서, 복련 노즐의 일단부로부터 타단부에 걸쳐, 노즐 횡방향 위치를 변화시키면서 충격력을 측정하였다. 결과를 도 12에 나타낸다.
결과, 분출구 사이에 [슬릿 폭]／[분출구의 종방향의 폭]:0.4, 슬릿의 깊이:5㎜의 슬릿을 형성하고, 차폐봉의 각형 형상 경사 부위의 경사 각도를 90°로 함으로써, 각 노즐 아래 및 노즐 분출구 사이에 있어서의 충격력 분포는 높은 균일성을 나타내었다.
본 발명에 관한 노즐 및 장치는, 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이, 하드 디스크 등의 기록 매체, 프린트 기판, 태양 전지 기판 등의 제조 공정에 있어서의 박리, 세정 공정이나, 발광 다이오드, 반도체 레이저 등 발광 디바이스 제조 프로세스의 전극 형성 공정에서 사용된다.
1 : 복련 노즐
10 : 복련 가속 노즐부
100 : 가속 노즐
101 : 제1 기체 도입 구멍
103 : 제1 액체 도입 구멍
105 : 가속 유로
107 : 분출구
20 : 기체 체류부
201 : 제2 기체 도입 구멍
203 : 기체 체류 공간
205 : 차폐봉
30 : 액체 체류부
301 : 제2 액체 도입 구멍
302 : 액체 체류 공간
A : 수증기 공급부
B : 가스 공급부
C : 물 공급부
D : 2유체 조정부
E : 혼상 유체 분사부
F : 기판 보유 지지·회전·상하 기구부

Claims (12)

  1. 제1 기체 도입 구멍, 상기 제1 기체 도입 구멍보다도 하류에 형성된 제1 액체 도입 구멍, 상기 제1 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체 및 상기 제1 액체 도입 구멍으로부터 공급된 액체를 가속하는 가속 유로 및 가속된 혼상 유체가 분사되는 분출구를 갖는 가속 노즐을 복수 구비하고, 상기 가속 노즐이 병렬로 배치되어 있는 복련 가속 노즐부를 구비하는, 복련 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 기체 도입 구멍, 상기 제2 기체 도입 구멍으로부터 공급된 기체를 체류시켜, 상기 제1 기체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 기체를 공급하는 기체 체류 공간을 구비하는 기체 체류부를 더 구비하는, 복련 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기체 체류부는, 상기 기체 체류 공간 내의 제2 기체 도입 구멍의 근방에, 당해 제2 기체 도입 구멍으로부터 분출되는 기체를 확산시키는 차폐봉을 더 구비하는, 복련 노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차폐봉의 폭이 상기 기체 도입 구멍의 내경보다도 큰, 복련 노즐.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 차폐봉이, 상기 기체 도입 구멍의 방향에 대향한 각형 형상 경사 부위를 갖는, 복련 노즐.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각형 형상 경사 부위의 경사각이, 30 내지 150°인, 복련 노즐.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 가속 노즐은, 각각의 분출구가 횡방향으로 일련으로 배치되어 있고,
    상기 복수의 가속 노즐의 분출구의 횡방향의 확장 폭 W{[(교축부 횡폭)-(분출구 횡폭)]／2}에 대한, 상기 복수의 가속 노즐의 분출구의 횡방향 단부로부터 인접하는 분출구의 횡방향 단부의 거리 P의 비([P]／[W])가, 0.2 내지 1.0인, 복련 노즐.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분출구는, 인접하는 분출구를 연결하고, 분출 방향으로 개방되는 슬릿이 형성되어 있는, 복련 노즐.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 액체 도입 구멍, 상기 제2 액체 도입 구멍으로부터 도입된 액체를 체류시켜, 상기 제1 액체 도입 구멍을 통해 상기 복수의 가속 노즐에 대해 액체를 공급하는 액체 체류 공간을 구비하는 액체 체류부를 더 구비하는, 복련 노즐.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액체 체류부가, 상기 복련 노즐의 측면에 설치되어 있고,
    상기 액체 체류 공간이 가로로 긴 직육면체 형상을 갖고 있고,
    상기 제2 액체 도입 구멍이, 액체 체류 공간의 일단부의 상부에 형성되어 있고,
    상기 제1 액체 도입 구멍이, 상기 액체 체류 공간의 타단부의 상부에 형성되어 있는, 복련 노즐.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 복련 노즐과,
    상기 복련 노즐에 대해 수증기를 공급하는 증기 발생부와,
    상기 복련 노즐에 대해 액체를 공급하는 물 공급부를 구비하는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복련 노즐에 대해 불활성 가스 또는 청정 공기를 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
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